一种波长锁定器及波长可调激光器制造技术

本发明专利技术公开了一种波长锁定器及波长可调激光器，所述的波长锁定器，包括：将输入光波分成两束光线的分束器；接收所述分束器分出的第一束光线的第一光电二极管，所述第一光电二极管输出参考信号；对所述分束器分出的第二束光线进行滤波的滤波器；接收所述滤波器输出的光信号的第二光电二极管，经所述第二光电二极管输出透射信号。本发明专利技术的波长锁定器基于SOI芯片，集成度很高、工艺复杂度和成本较低，能够提高激光器的波长稳定性。本发明专利技术的波长锁定器精细度是现有F‑P标准具几十倍，总体结构比现在市面上商用的波长锁定器小，紧凑型高，可以锁定波长可调激光器调谐范围内的所有波长，提高输出波长的稳定性。

A Wavelength Locker and Wavelength Tunable Laser

The invention discloses a wavelength locking device and a wavelength adjustable laser. The wavelength locking device includes a splitter which divides the input light wave into two beams of light, a first photodiode which receives the first beam of light separated by the splitter and an output reference signal of the first photodiode, and a filter which filters the second beam of light separated by the splitter. The second photodiode of the optical signal output by the filter outputs the transmission signal through the second photodiode. The wavelength locking device of the invention is based on SOI chip, which has high integration, low process complexity and cost, and can improve the wavelength stability of the laser. The fineness of the wavelength locking device of the present invention is tens of times that of the existing F_P etalon. The overall structure of the wavelength locking device is smaller and compact than the commercial wavelength locking device on the market. The wavelength locking device can lock all the wavelength in the tunable range of the wavelength tunable laser and improve the stability of the output wavelength.

【技术实现步骤摘要】
一种波长锁定器及波长可调激光器
本专利技术涉及光通信领域的波长可调激光器，具体涉及一种波长锁定器及波长可调激光器。
技术介绍
在时代飞速发展中，社会对信息的需求呈爆炸式增长，同时对信息传递的速率和功耗提出了更高的要求。计算机技术的进步(以及摩尔定律的延续)越来越依赖于微芯片之间和内部更快的数据传输。光学内部连接可能提供一种前进的道路，而当器件一旦集成在硅片上时，硅光子学就占据主导地位。光信号的MUX/DEMUX(多路复用/解复用)是光通信网络的另一个重要组成部分。所有这些集成在硅片上的网络构建块作为硅光子器件，与传统的独立光学器件和电子器件相比有许多优点。特别是硅光子器件在密集波分复用(DWDM)光传输网络中得到了广泛的应用，其中，光信号的MUX/DEMUX需要精确的波长定位和对环境温度变化的控制。因此，需要改进硅光子学波长锁定技术和方法。对于持续发展的DWDM系统和光通信网络而言，可调谐激光器被认为是光纤通信中的关键光源，随着光源信道的逐渐增加，信道间隔不断变窄，故严格控制波长可调激光器的输出波长平坦度，获得稳定的波长信号尤为关键。根据DWDM系统光通道的波长间隔范围，可将波长锁定器分为25GHz、50GHz及100GHz3种型号，而50GHz则是目前常用的一种型号。25GHz以及更小12.5GHz虽然要求较高，却是大数据时代下发展的必然方向。硅基光子学具有高集成度、抗电磁干扰等优势，与传统的CMOS(ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor)工艺相兼容，易实现高速率、低功耗、低成本的功能器件和集成系统，被认为是光通信和光互连中最具潜力的技术之一。目前已有多家公司开发出多种波长锁定器，如JDSU公司、PHOTOP公司和武汉光迅科技股份有限公司等，但是这些器件均是空间光模块，通过光纤传输，存在一定的光纤损耗，然而可集成、小尺寸、低功耗的片上信号处理系统成为通信网络的发展趋势。基于SOI(Silicon-on-Insulator，SOI)氮化硅光波导的F-P(Fabry-Perot)腔滤波器通过光的干涉原理产生连续的滤波曲线，可以覆盖整个ITU-T(国际电信联盟电信标准分局)建议的工作波长，这表明基于此滤波器的波长锁定器可以适用整个工作波长范围内的波长。但一般情况下由于F-P腔表面的反射率不够高，因而得到的传输曲线3dB带宽较宽，精细度不够，影响信号的调节，故可以在腔体两侧加上分布式布拉格反射镜(DistributedBraggreflectors，DBR)，从而提高整体的反射率，增强信号变化的程度。
技术实现思路
本专利技术提供一种波长锁定器及波长可调激光器，波长锁定器用于波长可调激光器的波长锁定，提高输出波长的稳定性。一种波长锁定器，包括：将输入光波分成两束光线的分束器；接收所述分束器分出的第一束光线的第一光电二极管，所述第一光电二极管输出参考信号；对所述分束器分出的第二束光线进行滤波的滤波器；接收所述滤波器输出的光信号的第二光电二极管，经所述第二光电二极管输出透射信号。以下作为本专利技术的优选技术方案：所述的分束器为Y型波导分束器。所述的滤波器采用DBRF-P腔滤波器，包括：F-P(Fabry-Perot)腔以及设置在所述F-P腔两侧的第一分布式布拉格反射镜和第二分布式布拉格反射镜。所述的分束器、F-P腔、第一分布式布拉格反射镜和第二分布式布拉格反射镜设置在SOI芯片上。所述的SOI芯片包括硅衬底和设置在所述硅衬底上的二氧化硅埋氧层。所述的第一分布式布拉格反射镜由布拉格光栅构成，光栅周期为582nm，占空比为0.33，刻蚀宽度388nm，光栅对数3.5。所述的第二分布式布拉格反射镜由布拉格光栅构成，光栅周期为582nm，占空比为0.33，刻蚀宽度388nm，光栅对数3.5。所述F-P腔为一段波导，采用了干涉的原理进行滤波，一束光信号在腔内往返的波长差为2π的N倍(N＝1,2,3…)时，那么这束光信号就会发生相长干涉，最终形成较强的输出光从另一端反射膜透射出。F-P腔内发生谐振的条件为：为介质折射率，Lc为腔体长度，θ为入射光的角度，λc为入射光的中心波长，N为发生的干涉级数。F-P腔透射率为其中R为腔的两个反射面的反射率，R＝r^2,透射谱带宽(半高全宽)FWHM＝FSR/F，可以看出，当反射率R越大时，F越大，透射峰越陡峭，带宽越窄，精度越高。对于信道间隔为25GHz的波长锁定器，即FSR＝25GHz,可计算得出Lc＝3707562nm，当R＝93.6％时，透射率T＝96.3％，F＝47.5，可以得出FWHM＝4.2pm，精细度是现有F-P标准具几十倍，总体结构比现在市面上商用的波长锁定器小，紧凑型高。一种氮化硅材料DBRF-P腔，所述的F-P腔、第一分布式布拉格反射镜和第二分布式布拉格反射镜均采用氮化硅材料，氮化硅的有效折射率为1.997，F-P腔的条形波导宽度＝900nm，高度为400nm，(即W＝900nm,H＝400nm)。当F-P腔的腔长L＝3707562nm，第一分布式布拉格反射镜由布拉格光栅构成，光栅周期为582nm，占空比为0.33，刻蚀宽度388nm，光栅对数3.5，第二分布式布拉格反射镜由布拉格光栅构成，光栅周期为582nm，占空比为0.33，刻蚀宽度388nm，光栅对数3.5，对于波长为1550nm的光，布拉格光栅的反射率高达93.6％，F＝47.5，透射谱带宽(半高全宽)FWHM＝4.2pm可以得到一个FSR＝25GHz、精细度高、带宽窄的传输曲线，可以得到更加准确的误差信号，从而提高了控制激光器温度的精确度。本专利技术在F-P腔的两侧增加了第一分布式布拉格反射镜和第二分布式布拉格反射镜，单独的F-P腔反射率低于20％，利用两边的光栅提高反射率，使其等效反射率高达93.6％，可以得到一个精细度更高、带宽较窄的传输曲线，可以得到更加准确的误差信号，从而提高了控制激光器温度的精确度。本专利技术中，激光器发出的激光分出一部份进入分束器，由该分束器分成两束光线，一部分直接通过氮化硅波导进入第一光电二极管，作为参考光信号，探测到光功率为P1，另一部分光线通过波导入射至DBRF-P腔滤波器，先进入到第一分布式布拉格反射镜，中心波长的光波在第一分布式布拉格反射镜和第二分布式布拉格反射镜之间的F-P腔中发生干涉，形成驻波，透射出的光波经波导传输至所述第二光电二极管，作为透射信号，探测到光功率为P2。将参考信号和透射信号进行比较，并通过两者的比值产生一个误差信号反馈控制激光器的温度，进而调整和稳定激光器的输出波长。波长可调激光器(tunablelaser)是指在一定范围内可以连续改变激光输出波长的激光器。F-P腔波长锁定器产生连续的滤波曲线可以覆盖整个ITU-T建议的工作波长，可以锁定波长可调激光器调谐范围内的所有波长。故本专利技术的波长锁定器特别适用于波长可调激光器。一种波长可调激光器，采用本专利技术波长锁定器。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：本专利技术仅设计一个波长锁定器，所述波长锁定器基于SOI芯片，波导芯层采用氮化硅材料，包层采用二氧化硅材料，光波被束缚在波导中，极大的减少了器件封装空间、产品尺寸、工艺复杂度和成本。本专利技术的波长锁定器，集成度很高、工艺复杂度和成本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种波长锁定器，其特征在于，包括：将输入光波分成两束光线的分束器；接收所述分束器分出的第一束光线的第一光电二极管，所述第一光电二极管输出参考信号；对所述分束器分出的第二束光线进行滤波的滤波器；接收所述滤波器输出的光信号的第二光电二极管，经所述第二光电二极管输出透射信号。

【技术特征摘要】
1.一种波长锁定器，其特征在于，包括：将输入光波分成两束光线的分束器；接收所述分束器分出的第一束光线的第一光电二极管，所述第一光电二极管输出参考信号；对所述分束器分出的第二束光线进行滤波的滤波器；接收所述滤波器输出的光信号的第二光电二极管，经所述第二光电二极管输出透射信号。2.根据权利要求1所述的波长锁定器，其特征在于，所述的分束器为Y型波导分束器。3.根据权利要求1所述的波长锁定器，其特征在于，所述的滤波器采用DBRF-P腔滤波器，包括：F-P腔以及设置在所述F-P腔两侧的第一分布式布拉格反射镜和第二分布式布拉格反射镜。4.根据权利要求3所述的波长锁定器，其特征在于，所述的分束器、F-P腔、第一分布式布拉格反射镜和第二分布式布拉格反射镜设置在SOI芯片上。5.根据权利要求4所述的波长锁定器，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄莹，储涛，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33